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Algebra · real student question

Resolver para Vout: 1.2777 + 1.1837 × 0.999Vout × 0.000288 × (284365 + (0.999Vout)² / 2) − 1.182677 × Vout × 0.000288 × (285105 + Vout² / 2) = 0.

Question

Resolver para VoutV_{out}: 1.2777+1.1837(0.999Vout)(0.000288)(284365+(0.999Vout)22)−1.182677 Vout(0.000288)(285105+Vout22)=0.1.2777 + 1.1837(0.999V_{out})(0.000288)\left(284365+\frac{(0.999V_{out})^2}{2}\right) - 1.182677\,V_{out}(0.000288)\left(285105+\frac{V_{out}^2}{2}\right)=0.

Step-by-step solution

  1. Ver la estructura: es una cúbica en Vout. Cada paréntesis aporta un término constante y un término en V2V^2, y cada uno va multiplicado por VV, así que la ecuación tiene la forma A+BV+CV3=0A + BV + CV^3 = 0 sin término en V2V^2. No hace falta la fórmula general de la cúbica: los números lo deciden todo.

  2. Reunir con exactitud los coeficientes del primer grupo. 1.1837×0.999×0.000288=0.00034056469441.1837 \times 0.999 \times 0.000288 = 0.0003405646944 (no 0.000340740.00034074: hay que arrastrar todos los dígitos). Al multiplicar por el paréntesis, la parte lineal es 0.0003405646944×284365=96.8446793230.0003405646944 \times 284365 = 96.844679323 y la parte cúbica es 0.0003405646944×0.99922=0.0001699419530.0003405646944 \times \tfrac{0.999^2}{2} = 0.000169941953.

  3. Reunir los coeficientes del segundo grupo. 1.182677×0.000288=0.0003406109761.182677\times0.000288 = 0.000340610976, lo que da una parte lineal 0.000340610976×285105=97.1098923120.000340610976\times285105 = 97.109892312 y una parte cúbica 0.0003406109762=0.000170305488\tfrac{0.000340610976}{2} = 0.000170305488.

  4. Restar, respetando la cancelación. B=96.844679323−97.109892312=−0.265212989,C=0.000169941953−0.000170305488=−3.635352×10−7.B = 96.844679323-97.109892312 = -0.265212989,\qquad C = 0.000169941953-0.000170305488 = -3.635352\times10^{-7}. Ambas diferencias son cancelaciones catastróficas: BB pierde tres cifras significativas y CC pierde cuatro, así que redondear cualquiera de los factores a seis dígitos destruiría la respuesta. Trabajar con fracciones exactas es aquí la única vía segura.

  5. Resolver la cúbica resultante. 1.2777−0.265212989 V−3.635352×10−7V3=0.1.2777-0.265212989\,V-3.635352\times10^{-7}V^3 = 0. El término cúbico es despreciable cerca de la raíz, así que la estimación lineal es V≈1.27770.265213=4.81764V\approx\tfrac{1.2777}{0.265213}=4.81764; una corrección de Newton (o una bisección en [0,20][0,20]) da Vout≈4.81748.V_{out} \approx 4.81748.

  6. Verificar y notar la sensibilidad. En V=4.81748V=4.81748: −0.265212989(4.81748)=−1.277658-0.265212989(4.81748) = -1.277658 y −3.635352×10−7(4.81748)3=−0.0000406-3.635352\times10^{-7}(4.81748)^3 = -0.0000406, y 1.2777−1.277658−0.0000406≈01.2777-1.277658-0.0000406 \approx 0. Redondear el primer producto a 0.000340740.00034074 —justo el desliz que señala el paso 1— daría B=−0.215362B=-0.215362 y devolvería V≈5.9328V\approx5.9328: un error del 23%23\%, que es justamente por qué la cancelación debe tratarse de forma exacta.

Answer

Vout≈4.81748V_{out} \approx 4.81748

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